一種區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法

◆饒 迎 翟易坤

一種區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法

◆饒 迎 翟易坤

（中國(guó)電子科技集團(tuán)公司電子科學(xué)研究院 北京 100041）

現(xiàn)有因特網(wǎng)采用的是不區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法，使得服務(wù)終端的端口開(kāi)放狀態(tài)很容易被惡意訪問(wèn)終端掃描確認(rèn)，進(jìn)而被其攻擊或是利用。為此，本文提出了一種區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法，服務(wù)終端僅對(duì)其永久信任的訪問(wèn)終端無(wú)條件地開(kāi)放端口，并提供所需的應(yīng)用服務(wù)；僅在自身的資源使用量值未達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值時(shí)，為其非永久信任的訪問(wèn)終端開(kāi)放特定的端口，且僅為其暫時(shí)信任的訪問(wèn)終端提供所需的應(yīng)用服務(wù)。該方法能夠增大惡意訪問(wèn)終端攻擊或是利用服務(wù)終端的難度，提升服務(wù)終端的安全性能。

訪問(wèn)終端身份；端口開(kāi)放；安全

0 引言

在現(xiàn)有的因特網(wǎng)中，端口扮演著一個(gè)十分重要的角色，特別是一些為典型應(yīng)用分配的知名端口，例如：HTTP（HyperText Transfer Protocol，超文本傳輸協(xié)議）使用的80端口。此外，當(dāng)服務(wù)終端為特定應(yīng)用提供服務(wù)時(shí)，服務(wù)終端將開(kāi)放與該應(yīng)用對(duì)應(yīng)的端口，監(jiān)聽(tīng)與該應(yīng)用相關(guān)的請(qǐng)求，并提供相應(yīng)的應(yīng)用服務(wù)。例如：網(wǎng)頁(yè)服務(wù)器將開(kāi)放80端口，監(jiān)聽(tīng)HTTP請(qǐng)求并提供HTTP服務(wù)。不僅如此，一旦某臺(tái)服務(wù)終端開(kāi)放某個(gè)特定端口，即是將該端口開(kāi)放給整個(gè)因特網(wǎng)的所有訪問(wèn)終端，且不會(huì)對(duì)訪問(wèn)終端的身份加以區(qū)分。因此，因特網(wǎng)中的任意訪問(wèn)終端都能將數(shù)據(jù)包發(fā)送至該臺(tái)服務(wù)終端。

現(xiàn)有因特網(wǎng)采用的不區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法主要存在以下問(wèn)題：在該方法的支持下，惡意訪問(wèn)終端能夠通過(guò)端口掃描技術(shù)確認(rèn)被掃描端口的開(kāi)放狀態(tài)，并找到因特網(wǎng)中的脆弱服務(wù)終端，進(jìn)而非法占用脆弱服務(wù)終端的資源，或是將脆弱服務(wù)終端作為工具以實(shí)施后續(xù)的網(wǎng)絡(luò)攻擊。更糟糕的是，一旦某個(gè)端口開(kāi)放，所有發(fā)往該端口的數(shù)據(jù)包均將會(huì)從網(wǎng)絡(luò)層轉(zhuǎn)發(fā)至運(yùn)輸層乃至應(yīng)用層，而不論該數(shù)據(jù)包的來(lái)源是否是被信任的訪問(wèn)終端，這使得惡意訪問(wèn)終端更加容易消耗其它服務(wù)終端的資源，實(shí)現(xiàn)對(duì)其它服務(wù)終端的攻擊。

為此，本文提出了一種區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法。該方法將訪問(wèn)終端的身份劃分為兩大類別：永久信任的訪問(wèn)終端與非永久信任的訪問(wèn)終端。其中，非永久信任的訪問(wèn)終端又分為兩大子類別：暫時(shí)信任的訪問(wèn)終端與不信任的訪問(wèn)終端。服務(wù)終端僅對(duì)其永久信任的訪問(wèn)終端無(wú)條件地開(kāi)放端口并提供所需的服務(wù)；僅在自身的資源使用量值未達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值時(shí)，為其非永久信任的訪問(wèn)終端動(dòng)態(tài)分配用于獲取該服務(wù)終端應(yīng)用服務(wù)的模擬端口號(hào)，且僅為其暫時(shí)信任的訪問(wèn)終端提供所需的應(yīng)用服務(wù)。如此，不信任的訪問(wèn)終端無(wú)法獲取服務(wù)終端提供的應(yīng)用服務(wù)，無(wú)法過(guò)多地占用服務(wù)終端的資源，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)終端的攻擊。

1 區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法

1.1訪問(wèn)終端身份的分類方法

區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法將訪問(wèn)終端的身份分為兩大類別：永久信任的訪問(wèn)終端與非永久信任的訪問(wèn)終端。判斷訪問(wèn)終端的身份類別的依據(jù)，是該訪問(wèn)終端的IP地址是否存在于服務(wù)終端的永久信任終端列表中。若是，訪問(wèn)終端的身份類別為永久信任的訪問(wèn)終端；否則，訪問(wèn)終端的身份類別為非永久信任的訪問(wèn)終端。此外，非永久信任的訪問(wèn)終端還將細(xì)分為兩個(gè)子類別：暫時(shí)信任的訪問(wèn)終端與不信任的訪問(wèn)終端。判斷訪問(wèn)終端的身份子類別的依據(jù)，是該訪問(wèn)終端所發(fā)送應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包中攜帶的訪問(wèn)端口號(hào)，是否是接收該應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包的服務(wù)終端為其分配的模擬端口號(hào)。若是，訪問(wèn)終端的身份子類別為暫時(shí)信任的訪問(wèn)終端；否則，訪問(wèn)終端的身份子類別是不信任的訪問(wèn)終端。

特別指出的是，在永久信任終端列表中記錄有服務(wù)終端永久信任的全部訪問(wèn)終端的IP地址。由于單個(gè)訪問(wèn)終端的IP地址占用32比特（IPv4地址）或是128比特（IPv6地址）的存儲(chǔ)空間，因此，若是為服務(wù)終端永久信任的每個(gè)訪問(wèn)終端均分配32比特或是128比特的存儲(chǔ)空間，當(dāng)服務(wù)終端永久信任的訪問(wèn)終端數(shù)目過(guò)多時(shí)，服務(wù)終端需要耗費(fèi)大量的存儲(chǔ)空間記錄服務(wù)終端永久信任的若干訪問(wèn)終端的IP地址，且服務(wù)終端需要耗費(fèi)大量的計(jì)算資源與時(shí)間判斷訪問(wèn)終端的IP地址是否存在于服務(wù)終端的永久信任終端列表中。為緩解上述問(wèn)題，區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法將采用Bloom Filter存儲(chǔ)服務(wù)終端的永久信任終端列表，記錄服務(wù)終端永久信任的若干訪問(wèn)終端的IP地址。

1.2服務(wù)終端對(duì)連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包的處理流程

在區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法中，服務(wù)終端對(duì)連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包的處理流程如圖1所示，具體包括如下步驟：

圖1 服務(wù)終端對(duì)連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包的處理流程

步驟1，當(dāng)服務(wù)終端的網(wǎng)絡(luò)層接收到來(lái)自訪問(wèn)終端的連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包時(shí)，服務(wù)終端將判斷訪問(wèn)終端的身份類別。若訪問(wèn)終端的身份類別是永久信任的訪問(wèn)終端，執(zhí)行步驟2-4；若訪問(wèn)終端的身份類別是非永久信任的訪問(wèn)終端，執(zhí)行步驟5；

步驟2，服務(wù)終端的網(wǎng)絡(luò)層將接收到的連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至該服務(wù)終端的運(yùn)輸層；

步驟3，服務(wù)終端的運(yùn)輸層接受訪問(wèn)終端的連接請(qǐng)求；

步驟4，服務(wù)終端返回一個(gè)連接允許數(shù)據(jù)包至訪問(wèn)終端。此時(shí)，服務(wù)終端將端口無(wú)條件地開(kāi)放給了它永久信任的訪問(wèn)終端；

步驟5，服務(wù)終端判斷當(dāng)前自身的資源使用量值（至少包括：寬帶使用量值、CPU使用量值、內(nèi)存使用量值）是否達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值。若是，執(zhí)行步驟6；否則，執(zhí)行步驟7-9；

步驟6，服務(wù)終端丟棄訪問(wèn)終端發(fā)送的連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包。此時(shí)，服務(wù)終端的資源使用量值達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值，不向非永久信任的訪問(wèn)終端開(kāi)放任何端口；

步驟7，服務(wù)終端的網(wǎng)絡(luò)層將接收到的連接請(qǐng)求數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)至服務(wù)終端的運(yùn)輸層；

步驟8，服務(wù)終端的運(yùn)輸層接受訪問(wèn)終端的連接請(qǐng)求；

步驟9，服務(wù)終端為訪問(wèn)終端動(dòng)態(tài)地分配一個(gè)用于獲取后續(xù)應(yīng)用服務(wù)的模擬端口號(hào)，并返回一個(gè)攜帶該模擬端口號(hào)的連接允許數(shù)據(jù)包至訪問(wèn)終端。在此，模擬端口號(hào)（P）的具體計(jì)算公式為：P=hash（SIP,CIP,K,PT）mod 65535。其中，SIP為服務(wù)終端的IP地址、CIP為訪問(wèn)終端的IP地址，K為服務(wù)終端自身的密鑰，PT為目的應(yīng)用服務(wù)的真實(shí)端口號(hào)。此時(shí)，服務(wù)終端的資源使用量值未達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值，有條件地向其非永久信任的訪問(wèn)終端開(kāi)放特定的端口。

1.3服務(wù)終端對(duì)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包的處理流程

在區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法中，服務(wù)終端對(duì)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包的處理流程如圖2所示，具體包括如下步驟：

決策團(tuán)隊(duì)從時(shí)效性、有效性、可操作性、完備性4個(gè)方面{c1,c2,c3,c4}衡量各個(gè)方案的優(yōu)劣。首先，決策人員利用CFGJ給出相關(guān)決策信息如表2所示；然后將CFGJ轉(zhuǎn)換為PD-HFLTS，如表3所示。

圖2 服務(wù)終端對(duì)應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包的處理流程

步驟1，當(dāng)服務(wù)終端的網(wǎng)絡(luò)層接收到來(lái)自訪問(wèn)終端的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包時(shí)，服務(wù)終端將判斷訪問(wèn)終端的身份類別。若訪問(wèn)終端的身份類別是永久信任的訪問(wèn)終端，執(zhí)行步驟2-3；若訪問(wèn)終端的身份類別是非永久信任的訪問(wèn)終端，執(zhí)行步驟4；

步驟2，服務(wù)終端的網(wǎng)絡(luò)層將接收到的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包先后轉(zhuǎn)發(fā)至該服務(wù)終端的運(yùn)輸層和應(yīng)用層；

步驟3，服務(wù)終端的應(yīng)用層將為訪問(wèn)終端提供其所需的應(yīng)用服務(wù)。此時(shí)，服務(wù)終端將端口無(wú)條件的開(kāi)放給了其永久信任的訪問(wèn)終端，并為該訪問(wèn)終端提供所需的應(yīng)用服務(wù)；

步驟4，服務(wù)終端判斷當(dāng)前自身的資源使用量值是否達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值。若是，執(zhí)行步驟5；否則，執(zhí)行步驟6；

步驟5，服務(wù)終端丟棄訪問(wèn)終端發(fā)送的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包。此時(shí)，服務(wù)終端的資源使用量值達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值，不向非永久信任的訪問(wèn)終端開(kāi)放任何端口，也不為其提供應(yīng)用服務(wù)；

步驟6，服務(wù)終端判斷訪問(wèn)終端的身份子類別。若訪問(wèn)終端的身份子類別是暫時(shí)信任的訪問(wèn)終端，執(zhí)行步驟7-8；若訪問(wèn)終端的身份子類別是不信任的訪問(wèn)終端，執(zhí)行步驟9；

步驟7，服務(wù)終端的網(wǎng)絡(luò)層將接收到的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包先后轉(zhuǎn)發(fā)至該服務(wù)終端的運(yùn)輸層和應(yīng)用層；

步驟8，服務(wù)終端的應(yīng)用層將為訪問(wèn)終端提供其所需的應(yīng)用服務(wù)。此時(shí)，服務(wù)終端的資源使用量值未達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值，有條件地為其暫時(shí)信任的訪問(wèn)終端提供所需的應(yīng)用服務(wù)；

步驟9，服務(wù)終端丟棄訪問(wèn)終端發(fā)送的應(yīng)用服務(wù)數(shù)據(jù)包。此時(shí)，服務(wù)終端的資源使用量值雖未達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值，但仍拒絕為其不信任的訪問(wèn)終端提供所需的應(yīng)用服務(wù)。

2 優(yōu)勢(shì)分析

與現(xiàn)有因特網(wǎng)采用的不區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法相比，在本文提出的區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法中，服務(wù)終端僅對(duì)其永久信任的訪問(wèn)終端無(wú)條件地開(kāi)放端口。如此，非永久信任的訪問(wèn)終端無(wú)法通過(guò)常規(guī)的端口掃描技術(shù)確認(rèn)被掃描端口的真實(shí)開(kāi)放狀態(tài)，被掃描服務(wù)終端的安全性將得到一定的保障。此外，服務(wù)終端僅在自身的資源使用量值未達(dá)到預(yù)設(shè)的最大閾值時(shí)，為其非永久信任的訪問(wèn)終端動(dòng)態(tài)地分配用于獲取該服務(wù)終端的應(yīng)用服務(wù)的模擬端口號(hào)，且僅為其暫時(shí)信任的訪問(wèn)終端提供所需的應(yīng)用服務(wù)。如此，不信任的訪問(wèn)終端無(wú)法將數(shù)據(jù)包傳遞至該服務(wù)終端的應(yīng)用層，進(jìn)而無(wú)法獲取該服務(wù)終端提供的應(yīng)用服務(wù)，無(wú)法過(guò)多地占用該服務(wù)終端的資源，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)該服務(wù)終端的攻擊。

3 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了一種區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法，使得服務(wù)終端能夠根據(jù)訪問(wèn)終端的身份類別以及自身的資源使用量值，確定是否向訪問(wèn)終端開(kāi)放端口以及是否為訪問(wèn)終端提供所需的應(yīng)用服務(wù)。與現(xiàn)有因特網(wǎng)中采用的不區(qū)分訪問(wèn)終端身份的端口開(kāi)放方法相比，本文提出的新方法能夠增大惡意訪問(wèn)終端攻擊或是利用服務(wù)終端的難度，提升服務(wù)終端的安全性能。

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